Nattehimmelen har lenge tiltrukket og imponert en person med mange stjerner. Et amatørteleskop kan se et mye større utvalg av dypromobjekter - en overflod av klynger, sfæriske og spredte, stjernetåker og nærliggende galakser. Men det er ekstremt spektakulære og interessante fenomener som bare kraftige astronomiske instrumenter kan oppdage. Blant slike skatter i universet er hendelsene med gravitasjonslinser, og blant dem er de såk alte Einsteins kors. Hva det er, vil vi finne ut i denne artikkelen.
romlinser
En gravitasjonslinse skapes av et kraftig gravitasjonsfelt til et objekt med en betydelig masse (for eksempel en stor galakse), ved et uhell fanget mellom observatøren og en fjern lyskilde - en kvasar, en annen galakse eller en lyssterk supernova.
Einsteins gravitasjonsteori betrakter gravitasjonsfelt som deformasjoner av rom-tidskontinuumet. Følgelig er linjene som lysstråler forplanter seg langs de korteste tidsintervallene (geodesiske linjer) ogsåer bøyd. Som et resultat ser observatøren bildet av lyskilden forvrengt på en bestemt måte.
Hva er "Einstein-korset"?
Forvrengningens natur avhenger av konfigurasjonen av gravitasjonslinsen og dens posisjon i forhold til siktlinjen som forbinder kilden og observatøren. Hvis linsen er strengt symmetrisk på brennlinjen, viser det seg at det deformerte bildet er ringformet, hvis symmetrisenteret forskyves i forhold til linjen, kan en slik Einstein-ring deles inn i buer.
Med en tilstrekkelig sterk forskyvning, når avstandene som dekkes av lyset varierer betydelig, danner linsebilde flere prikker. Einsteins kors, til ære for forfatteren av den generelle relativitetsteorien, innenfor rammen av hvilke fenomener av denne typen ble forutsagt, kalles det firedoble bildet av linsekilden.
Quasar in four faces
Et av de mest "fotogene" firedoble objektene er kvasaren QSO 2237+0305 som tilhører stjernebildet Pegasus. Det er veldig langt unna: lyset som ble sendt ut av denne kvasaren, reiste mer enn 8 milliarder år før det traff kameralinsene til bakke- og romteleskoper. Det bør huskes i forhold til dette Einstein-korset at dette er et egennavn, selv om det er uoffisielt, og er skrevet med stor bokstav.
Øverst på bildet er Einstein-korset. Det sentrale punktet er kjernen til linsegalaksen. Bildet er tatt av verdensrommetHubble-teleskopet.
Galaksen ZW 2237+030, som fungerer som en linse, er 20 ganger nærmere enn selve kvasaren. Interessant nok, på grunn av den ekstra linseeffekten produsert av individuelle stjerner, og muligens stjernehoper eller massive gass- og støvskyer i sammensetningen, gjennomgår lysstyrken til hver av de fire komponentene gradvise endringer, og ujevne.
Utvalg av former
Kanskje ikke mindre vakker er den krysslinsede kvasaren HE 0435-1223, nesten samme avstand som QSO 2237+0305. Gravitasjonslinsen, på grunn av et helt tilfeldig sett av omstendigheter, inntar en slik posisjon her at alle fire bildene av kvasaren er plassert nesten jevnt, og danner et nesten vanlig kors. Dette usedvanlig spektakulære objektet befinner seg i stjernebildet Eridani.
Og til slutt en spesiell anledning. Astronomer var heldige nok til å fange på et fotografi hvordan en kraftig linse - en galakse i en enorm klynge i forgrunnen - visuelt forstørret ikke en kvasar, men en supernovaeksplosjon. Det unike med denne hendelsen er at en supernova, i motsetning til en kvasar, er et kortsiktig fenomen. Eksplosjonen, k alt Refsdal-supernovaen, skjedde i en fjern galakse for over 9 milliarder år siden.
Noen tid senere, til Einstein-korset, som styrket og multipliserte den eldgamle stjerneeksplosjonen, litt lenger unna, ble enda et femte bilde lagt til, forsinket på grunn av særegenhetene ved linsestrukturen og forresten spåddpå forhånd.
På bildet under kan du se "portrettet" av supernovaen Refsdal, multiplisert med tyngdekraften.
Fenomenets vitenskapelige betydning
Selvfølgelig spiller et slikt fenomen som Einstein-korset ikke bare en estetisk rolle. Eksistensen av objekter av denne typen er en nødvendig konsekvens av den generelle relativitetsteorien, og deres direkte observasjon er en av de mest åpenbare bekreftelsene på dens gyldighet.
Sammen med andre effekter av gravitasjonslinser tiltrekker de seg oppmerksomhet fra forskere. Einsteins kors og ringer gjør det mulig å studere ikke bare slike fjerne lyskilder som ikke kunne sees i fravær av linser, men også strukturen til linsene selv – for eksempel fordelingen av mørk materie i galaksehoper.
Studien av ujevnt stablede linsebilder av kvasarer (inkludert korsformede) kan også bidra til å avgrense andre viktige kosmologiske parametere, som Hubble-konstanten. Disse uregelmessig formede einsteinske ringene og korsene er dannet av stråler som har reist forskjellige avstander i forskjellige tider. Derfor gjør en sammenligning av deres geometri med lysstyrkefluktuasjoner det mulig å oppnå stor nøyaktighet i å bestemme Hubble-konstanten, og derav dynamikken til universet.
Med et ord, de fantastiske fenomenene skapt av gravitasjonslinser er ikke bare frydende for øyet, men spiller også en alvorlig rolle i moderne romvitenskap.
